TGT-1098

•

Outros

Apasionado por Estudiar

26/12/2022

¡Este material tiene más páginas!

Vista previa del material en texto

EVALUACIÓN DEL PROCESO DE PERFORACIÓN Y VOLADURA EN LA
EXPLOTACIÓN DE YESO DE LA MINA EL TORO, LOS SANTOS- SANTANDER.

CRUZ MONTOYA NANCY MILENA

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA
SEDE SECCIONAL SOGAMOSO
ESCUELA DE INGENIERÍA DE MINAS
SOGAMOSO
2018

EVALUACIÓN DEL PROCESO DE PERFORACIÓN Y VOLADURA EN LA
EXPLOTACIÓN DE YESO DE LA MINA EL TORO, LOS SANTOS- SANTANDER.

CRUZ MONTOYA NANCY MILENA

Proyecto de grado presentado como requisito parcial para optar al título de
Ingeniero de Minas Modalidad:
Práctica Empresarial

Director del Proyecto:
EDGAR OMAR PARRA LEGUIZAMO
Ingeniero en Minas
Codirector
ELKIN DAVID PALACIOS
Ingeniero en Minas

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA
SEDE SECCIONAL SOGAMOSO
ESCUELA DE INGENIERÍA DE MINAS
SOGAMOSO
2018
3

TABLA DE CONTENIDO

pág.

INTRODUCCION. 12

OBJETIVOS. 13
1. DESARROLLO DE LA PRACTICA. 14
1.1. CARGO ASIGNADO. 14
1.2. DESCRIPCION Y DESARROLLO DE LAS FUNCIONES ASIGNADAS. 14
1.3. CAPACITACIONES. 15
1.4. DESARROLLO DE LA PRACTICA. 15
1.4.1. Aportes de empresa a la formación profesional. 15
1.4.2. Aportes de la práctica a la empresa. 16
2. GENERALIDADES. 17
2.1. LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA Y VÍAS DE ACCESO. 17
2.2. RASGOS FISIOGRÁFICOS. 18
2.3. GEOLOGÍA GENERAL. 19
2.3.1. Geología Estructural. 22
2.3.2. Geología Del Yacimiento. 24
2.4. GEOMORFOLOGÍA DEL ÁREA DE INFLUENCIA DEL PROYECTO. 25
2.5. MÉTODO DE EXPLOTACIÓN IMPLEMENTADO EN LA MINA EL TORO. 27
2.6. SOPORTE LEGAL. 29
3. CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA DEL MACIZO ROCOSO. 31
3.1. ESTUDIO DE DIACLASAS 31
3.2. CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS DE LA ROCA. 33
4. SITUACIÓN ACTUAL DE LAS LABORES MINERAS. 40
4.1. INFRAESTRUCTURA EN SUPERFICIE Y EQUIPOS. 40
4.2. ASPECTOS TÉCNICOS. 42
4.2.1. Operaciones Unitarias 42
4.2.1.1. Desarrollo. 42
4.2.1.2. Preparación. 42
4.2.1.3. Explotación. 42
5

4.2.1.4. Beneficio. 43
4.3. DATOS DE EXPLOTACIÓN. (Periodo Agosto - Noviembre). 44
4.4. RECURSO HUMANO Y ORGANIGRAMA DE LA EMPRESA. 49
5. PERFORACIÓN Y VOLADURA. 51
5.1. CONDICIONES ACTUALES. 51
5.1.1. Malla de perforación implementada en la operación. 52
5.1.1.1. Malla de perforación en boveda. 52
5.1.1.2. Malla de perforación en banca. 53
5.1.2 Accesorios y equipos de perforación utilizados. 55
5.1.3. Consumo de explosivos y accesorios de voladura en la operacion. 56
5.1.3.1. Caracteristicas de los explosivos utilizados. 59
5.1.4. Rendimientos. 62
5.1.4.1. Voladura en bóveda. 62
5.1.4.2. Voladura en banca. 66
5.2. CARACTERÍSTICAS DE CALIDAD DE LOS MANTOS ECONÓMICAMENTE
EXPLOTABLES. 71
5.2.1. Calidad en las pilas de acopio del mineral en rajón. 72
5.2.2. Resultados del análisis de contenido de sulfato de calcio del material
triturado. 74
6. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN DE PERFORACIÓN Y VOLADURA EN LA
MINA EL TORO. 79
6.1. EVALUACION PERFORACIÓN Y VOLADURA BANCA. 84
6.1.1. Resultados de la voladura. 85
6.2. ANALISIS Y EVALUACION DE LAS VARIABLES CONTROLABLES 89
6.3. ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES QUE AFECTAN LA OPERACIÓN DE
PERFORACION Y VOLADURA. 91
7.PROPUESTA DE MEJORA PARA LA OPERACIÓN DE PERFORACION Y
VOLADURA EN LA MINA EL TORO. 95
CONCUSIONES. 100
RECOMENDACIONES. 101
BIBLIOGRAFÍA 104
ANEXOS 105

LISTA DE FIGURAS.

pág.
Figura 1. Alinderación Contrato de Concesión 2491 17
Figura 2. Vías de acceso casco urbano M. Los Santos – Mina El Toro. 18
Figura 3. Contactos Geológicos en el sector de la mina El toro, desde la
parte SE del contrato 2491.
20
Figura 4. Mapa geológico del contrato de concesión 2491 22
Figura 5. Expresión geomorfológica de la falla de Los Santos al Norte del
pueblo, contacto fallado entre la Formación Los Santos y la Formación
Rosa Blanca
23
Figura 6. Enfrentamiento de las Areniscas de la Formación Los Santos
con las Calizas de la Formación Rosablanca, hacia el Norte de la falla Los
Santos.
23
Figura 7. Columna estratigráfica generalizada Formación Rosablanca en
la Mina El Toro.
24
Figura 8. Columna estratigráfica de la Mina El Toro. 25
Figura 9. Mapa Geomorfológico Contrato de Concesión 2491. 26
Figura 10. Geomorfología del área de estudio del proyecto. 26
Figura 11. Mapa de Amenazas por erosión y remoción en masa. 27
Figura 12. Esquema del método de explotación. 28
Figura 13. Método de explotación por cámaras y pilares. 28
Figura 14. Plano de labores de la mina El Toro. 29
Figura 15. Diagrama estadístico de fractura miento de la mina El Toro. 32
Figura 16. Roseta de diaclasas principales Mina El Toro. 32
Figura 17. Fenómeno de flexión de techo. 33
Figura 18. Esfuerzos sobre los pilares. 34
Figura 19. Grafica RQD vs discontinuidades por metro. 35
Figura 20. Escala descriptiva de observación para determinar la
rugosidad.
36
Figura 21. Relación entre RMR de la roca y el espaciamiento posible para
excavaciones subterráneas.
37
Figura 22. Maquinaria, Equipos y Herramientas de la operación Mina El
Toro. a) Compresor Kaeser 375, (b) Compresor Atlas Copco 375, (c)
Cargadores CAT 930, (d) Martillo de Perforación Y19, (e) Campamento
mina, (f) Polvorín.
41
Figura 23. Proceso de Beneficio de Yeso empresa Serrano Hermanos
LTDA.
43
Figura 24. Porcentaje de Producción Mina El Toro, mes de agosto de
2017.
45
Figura 25. Porcentaje de Producción Mina El Toro, mes de septiembre de
2017.
46
7

Figura 26. Porcentaje de Producción Mina El Toro, mes de octubre de
2017.
47
Figura 27. Porcentaje de Producción Mina El Toro, mes de noviembre de
2017.
48
Figura 28. Organigrama de la empresa Serrano Hermanos LTDA. 50
Figura 29. Frentes de explotación en vista frontal y perfil mina El Toro. 52
Figura 30. Esquema de perforación en bóveda. 53
Figura 31. Esquema de perforación en banca. 54
Figura 32. Relación de metros de perforación real vs metros de
perforación teórico.
58
Figura 33. Relación consumo de Anfo real vs consumo de Anfo teórico. 58
Figura 34. Relación consumo de mecha real vs consumo de mecha
teórica.
59
Figura 35. Relación consumo de detonador No. 8 real vs consumo de
detonador No. 8 teórica.
59
Figura 36. Características técnicas del detonador No. 8. 61
Figura 37. Efectos del contenido de aceite en el Anfo. 62
Figura 38. Perfil de carga del explosivo para barrenos en bóveda. 66
Figura 39. Perfil de carga del explosivo para barrenos en banca. 70
Figura 40: Fotografia de Material esteril (Lutita) obtenido del proceso de
voladura.
72
Figura 41: Fotografia de Muestra de yeso obtenido del proceso de
voladura, tomada en patio de Mina.
73
Figura 42: Fotografia de muestra de yeso con presencia de material
esteril, tomada en patio de acopio Delicias.
73
Figura 43. Correlación entre velocidad sísmica y consumo específico. 94
Figura 44. Malla de perforación propuesta para voladura en banco. 97
Figura 45: Superficies irregulares en voladuras de banca. 99

LISTA DE TABLAS.

pág.
Tabla 1. Área de alinderación contrato de concesión 2491. 17
Tabla 2. Columna estratigráfica de la geología general del Contrato de
Concesión 2491
21
Tabla 3: Principales familias de diaclasas presentes en la mina El Toro. 31
Tabla 4. Valoración del macizo rocoso (RMR) 36
Tabla 5. Parámetros para el diseño de los pilares. 38
Tabla 6: Maquinaria, equipos y herramientas utilizadas en la mina El Toro. 40
Tabla 7: Datos de explotación mes de Agosto. 45
Tabla 8: Datos de explotación mes de Septiembre. 46
Tabla 9: Datos de explotación mes de Octubre. 47
Tabla 10: Datos de explotación mes de Noviembre. 48
Tabla 11. Consumo de explosivos y accesorios de voladura en la operación
de la mina El Toro.56
Tabla 12: Características técnicas del ANFO 60
Tabla 13: Características técnicas de la mecha de seguridad 60
Tabla 14: Características técnicas del detonador número 8. 61
Tabla 15. Rendimientos de operación para voladura en bóveda. 63
Tabla 16. Metros de mecha por voladura en bóveda. 65
Tabla 17. Rendimientos de operación para voladura en banca. 67
Tabla 18: Carga de explosivo de perforación en banca para cada una de las
capas.
68
Tabla 19. Metros de mecha por voladura de yeso en banca. 69
Tabla 20. Metros de mecha por voladura de lutita en banca. 70
Tabla 21. Resumen de rendimientos de explosivos y accesorios de voladura. 70
Tabla 22: Resultados de laboratorio de calidades de los mantos explotables 71
Tabla 23: Resultados de laboratorio de calidades de los mantos explotables
y capas estériles.
71
Tabla 24: Resultados de laboratorio de calidades de los mantos explotables
acopiados en pilas.
72
Tabla 25: Reporte de calidad del material recibido en la planta de Cemex
provenientes de la mina El Toro (Periodo 01/09/2017-17/09/2017)
75
Tabla 26: Reporte de calidad del material recibido en la planta de Cemex
provenientes de la mina El Toro (Periodos 20/09/2017-08/10/2017 y
30/09/2017-06/11/2017)
77
Tabla 27: Reporte de calidad del material recibido en la planta de Cemex
provenientes de la mina El Toro (Periodo 30/09/2017-06/11/2017)
78
Tabla 28. Registros de inspección de los frentes de operación de la mina. 79
Tabla 29. Seguimiento de la operación de perforación y voladura en los
frentes de explotación mina El Toro.
86
9

Tabla 30: Características técnicas del Anfo. 96
Tabla 31: Calculos de diseño de malla de perforacion y consumo de
explosivos.
97
Tabla 32. Calidades de los mantos de yeso muestreados en patio y en mina
respectivamente.
102

LISTA DE ANEXOS

ANEXO A: Equipos y accesorios de voladura
ANEXO B: Plano de Labores mina El Toro

RESUMEN.

En el presente proyecto, denominado Evaluación del proceso de perforación y
voladura en la explotación de yeso de la mina El Toro, Los Santos – Santander,
realiza una serie de recopilación documental (Planes, Programas, Actualización
geo mecánica del macizo rocoso, etc.), con el objetivo de analizar el estado inicial
de la operación, con ello, se realizan inspecciones de campo en los frentes de
cada uno de los grupos de trabajo para evaluar el estado de cumplimiento de ésta,
teniendo en cuenta el conocimiento y experiencia tanto del jefe de mina como del
personal operativo.

Resulta importante también, considerar la calidad del yeso explotado en la mina El
Toro, teniendo en cuenta que las impurezas presentes en el material disminuyen
ésta característica, además altera el proceso en la fabricación del cemento, debido
a que los porcentajes de SO3 (<28%- >35 %) no son constantes, por lo cual para
la empresa Serrano Hermanos LTDA., mantener un yeso con alto contenido de
Sulfato de Calcio, es transcendental ya que CEMEX Colombia S.A., comprador,
establece unos premios y castigos, según los porcentajes anteriormente dados, y
de esta manera se ve reflejada la rentabilidad. Por lo tanto, en el presente
proyecto, el cual se dirige a la evaluación de la operación de perforación y
voladura, expone un diseño de malla en banca, dirigido a mejorar la calidad del
material explotado en la mina el toro.

INTRODUCCION.

En Colombia la explotación de materiales con destino al sector de la construcción,
especialmente la industria cementera, ha venido teniendo gran acogida ya que l.
Una materia prima importante para la fabricación del cemento es el yeso, mineral
explotado en algunos lugares del país; como Tolima, Cundinamarca, Boyacá y
Santander. En este último departamento, la zona del cañón del Chicamocha es la
región que tiene los mejores yacimientos de yeso, especialmente los municipios
de: Los Santos, Villanueva y Zapatoca.

De acuerdo a la Agencia Nacional de Minería, en la caracterización de la actividad
minera Departamento de Santander actualización 19/01/2017, entre 2013 y el
tercer trimestre de 2016 la participación de Santander en la producción de yeso
fue de 99,1%, lo cual demuestra el gran potencial minero en términos de la calidad
del yeso que es extraído en el Departamento el cual pertenece a los estratos
inferiores de la Formación Rosa Blanca de donde proviene la totalidad de
producción de este mineral en Santander, Departamento que es el principal
productor de yeso en el país, con una producción anual que varía entre 100.000 y
150.000 toneladas, la cual suple en gran porcentaje las necesidades de la
industria cementera colombiana.1

La extracción de yeso que se lleva a cabo en el municipio de Los Santos, se
realiza por el Método de explotación bajo tierra, implementando el método de
Cámaras y Pilares con arranque por medio de perforación y voladura, obteniendo
de este modo grandes secciones para el tránsito de volquetas que transportan el
yeso hasta los centros de acopio, en donde se lleva a cabo el beneficio del
material, con un proceso de trituración y posteriormente ser trasladado hasta los
centros de consumo.

En el presente proyecto, se encamina por el análisis de la operación Perforación y
Voladura que se lleva a cabo en la mina El Toro, propiedad de la empresa Serrano
Hermanos Ltda., pretende encontrar y analizar las variables y características de la
Operación de Perforación y Voladura que afectan en gran medida la calidad del
mineral de yeso proveniente de la mina, dando así algunas recomendaciones o
sugerencias que contribuyan a resolver las deficiencias que se lleguen a encontrar
en la medida en que se desarrolle el presente estudio y su respectivo análisis.

1 AGENCIA NACIONAL DE MINERÍA, en la caracterización de la actividad minera Departamental -
Departamento de Santander, actualización, (19, Enero, 2017).

OBJETIVOS.

OBJETIVO GENERAL.

Analizar la ejecución del Proceso de Perforación y Voladura en la mina El Toro,
teniendo en cuenta las características y variables que intervienen en la Operación
para la explotación de mineral de yeso garantizando estándares de calidad.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

● Realizar diagnóstico del proceso de Perforación y Voladura en la mina El Toro.

● Evaluar la malla de perforación implementada y estipulada en el Programa de
Perforación y Voladura.

● Determinar el nivel de cumplimiento operacional de la malla de perforación
estipulada en el Programa de Perforación y Voladura.

● Revisar el consumo de explosivo por frente de explotación.

● Proponer mejoras dirigidas a la ejecución del proceso de perforación y voladura
en la mina El Toro.

1. DESARROLLO DE LA PRACTICA

1.1. CARGO ASIGNADO

Nombre del Cargo: Pasante de ingeniería de minas en el área de Producción y
Seguridad.

1.2. DESCRIPCION Y DESARROLLO DE LAS FUNCIONES ASIGNADAS.

Dentro de las funciones asignadas se encuentran:

 Ejecutar el plan estratégico de producción teniendo en cuenta el proceso de
explotación subterránea.

 Apoyar en el cumplimiento de normatividad ambiental y en Seguridad
Industrial.

 Observar y cumplir las normas éticas y morales de la empresa.

 Asistir a las reuniones, seminarios o cursos convocados por el director de
prácticas y/o respectivos coordinadores de práctica.

 Atender y cumplir las directrices que se rijen en la empresa para el manejo
de equipos, maquinaria y demás instrumentos.

 Elaboración de actas y movimientos de explosivos dentro de la mina.

 Acompañamiento en la supervisión de los procesos realizados en la parte de
ejecución de perforación y voladuraen la mina.

 Control y seguimiento a las operaciones que se tienen establecidas en la
empresa para ejecutar las actividades mineras.

 Diseñar y calcular la malla de perforación propuesta en el Proyecto, así como
también el cálculo de los explosivos utilizados.

1.3. CAPACITACIONES

 Inicialmente se realizó la respectiva Inducción al puesto de trabajo establecido
por parte del ingeniero residente, en donde se dió a conocer el reglamento interno
de trabajo de la empresa y todo lo referente a Seguridad Industrial.

 Se realizó un excelente acompañamiento durante este proceso por parte del jefe
inmediato con ayuda de charlas y capacitaciones de seguridad en el manejo de
explosivos y parte técnica de las operaciones.

 Suministro de información requerida para realizar el presente Proyecto
(producción mes a mes, programas y planes establecidos en la empresa, planos y
diagramas, etc.)
1.4. DESARROLLO DE LA PRACTICA
1.4.1. Aportes de empresa a la formación profesional. Los aportes de la
empresa a la formación profesional son:

 Conocimiento de las diferentes operaciones que se llevan a cabo en el
proceso de explotación subterráneo.

 Apoyo y guía en el manejo de personal respecto a las normas éticas y
morales, como trabajador de la empresa para generar un ambiente cordial y
un desarrollo productivo estable.

 Se permite la aplicación de los conocimientos adquiridos en la academia para
reforzar la práctica y experiencia como profesional, así como también la
capacidad de implementar algunas ideas en los conceptos que se tienen en la
operación para hacerla más óptima.

 Se forja conocimiento de los temas referentes a la operación de Perforación y
Voladura con la ayuda del jefe inmediato y de los demás compañeros de
trabajo.

 Se generan capacidades en el análisis y manejo de las diferentes normas y
estrategias del proceso minero.

1.4.2. Aportes de la práctica a la empresa

 Principalmente el aporte que realiza la práctica a la empresa es plantear
opiniones e ideas por parte del pasante de ingeniería de minas, para ayudar a
optimizar la operación asignada en la empresa, ya que éste genera nuevas
capacidades que son gran beneficio en los proyectos y planes que se tengan
provistos.

 Se realizará como un aporte a la empresa este documento Proyecto que será
de ayuda para facilitar las mejoras en la operación de Perforación y voladura
que actualmente se realiza para obtener mayores rendimientos en producción.

1.4.3. Conclusiones. Esta práctica culminó de manera exitosa ya que se
cumplieron con los objetivos propuestos en este documento con ayuda de los
compañeros de trabajo y de la infraestructura de la empresa, que facilito en gran
medida el conocimiento asimilado en el transcurso de la práctica que genero
beneficios a la operación.

La importancia que genera esta práctica a los estudiantes es muy grande ya que
permite que se sus habilidades en todos los aspectos salgan a relucir y pueda
llegar a tener una buena acogida en cualquier empresa.

1.4.4. Recomendaciones. Una de las recomendaciones es que se tiene que
colocar una persona encargada de inspeccionar cada uno de los frentes de trabajo
respecto a la Operación de Perforación y voladura para que se realice de la mejor
manera posible.

Continuar con el proceso de admisiones para practicantes dentro de la empresa,
para que demás compañeros tengan la posibilidad de optar por esta modalidad de
grado.

2. GENERALIDADES

2.1. LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA Y VÍAS DE ACCESO2

El área de estudio se localiza en la vereda La Loma jurisdicción del municipio de
Los Santos, Departamento de Santander, al sur de la ciudad de Bucaramanga,
sobre la vertiente oriental del río Chicamocha, a aproximadamente 2.5 km aguas
arriba de la confluencia del rio Chicamocha con el rio Suarez.

El titulo minero corresponde al contrato de concesión 2491 ubicado en las
planchas 120-IV-C-4 y 135-II-A-2 del IGAC, con un área de 137,5308 Ha con
punto arcifinio: Desembocadura de la quebrada La Caldera en el río Chicamocha.

Tabla 1. Área de alinderación contrato de concesión 2491.
Punto
COORDENADA
NORTE (m) ESTE (m)
Arc. 1239400 1098530
1 1238816.65 1099739
2 1239665.63 1100348
3 1240249.63 1099152
4 1239399.65 1098535
Fuente: Serrano Hermanos LTDA.

Figura 1. Área de alineación contrato de concesión 2491.

Fuente: Google Earth, Editado por autor del informe.

2 SERRANO HERMANOS LTDA, Estudio de Impacto Ambiental Contrato de Concesión 2491, Los
Santos, 2009.
18

El acceso a la mina se realiza por la vía pavimentada Bucaramanga-San Gil a lo
largo de unos 31 km hasta un poco más adelante del sitio Los Curos, desviando
hacia el Sur-Occidente se toma la carretera pavimentada de unos 35 km, hasta el
municipio de Los Santos, continuando después de 17 km al occidente del casco
urbano del municipio, por una carretera en gran parte destapada (13 km), hasta la
mina. En total son unos 78 km al sur de la ciudad de Bucaramanga, capital del
Departamento de Santander.

Figura 2. Vías de acceso Casco Urbano M. Los Santos – Mina El Toro.

Fuente: Google Earth, Editado por autor del informe.

2.2. RASGOS FISIOGRÁFICOS3.

 Hidrografía del área de influencia del proyecto.

La zona se caracteriza por poseer numerosas cañadas o arroyos que permanecen
secos durante casi todo el año, salvo después de los aguaceros cuando presentan
crecidas de caudal variable, dependiendo de la intensidad de éste. Estos arroyos
desembocan directamente sobre el cauce del río Chicamocha en forma casi
perpendicular, recorriendo poca distancia en cauces de poca profundidad y lechos
irregulares. En el sitio de confluencia diseñan pequeños conos de acumulación de
sedimentos, que parcialmente desaparecen durante las crecidas del río
Chicamocha.

3 SERRANO HERMANOS LTDA, Estudio de Impacto Ambiental Contrato de Concesión 2491, Los
Santos, 2009.
19

Las principales de estas corrientes son las quebradas La Caldera y Nevadas, que
drenan el área de La Nacuma, y otra sin nombre que atraviesa el área de El
Divisó.

 Clima y vegetación.

El medio geográfico en el que se enmarca el Departamento de Santander,
caracterizado por grandes contrastes entre sus elementos constitutivos de una
notable variedad de climas y microclimas.

El relieve es uno de los factores más importantes dentro de la caracterización del
clima del Departamento. Está conformado por sistemas montañosos que se
extienden siguiendo en general el rumbo de la cordillera oriental pero que son
interrumpidos por fallas geológicas que originan valles transversales como es el
caso del cañón del Chicamocha que bordea el límite intermunicipal del Municipio
de Los Santos. El relieve del Municipio ofrece una gran variedad de geo formas y
pendientes que van desde Planas a levemente inclinadas (entre 0-9 grados) y
escarpados (desde 58 grados y más) con alturas entre los 300 m.s.n.m. y los
1.800m.s.n.m.

Esta variedad de relieve incide directamente en los componentes del clima tales
como la Precipitación, la Temperatura, el brillo solar la humedad relativa, la
evaporación y la evapotranspiración. La región se caracteriza por tener cuatro
tipos de climas: cálido árido, Templado árido, cálido semiárido y templado
semiárido con temperaturas altas. Este último es el clima predominante en la
zona del proyecto.

2.3. GEOLOGÍA GENERAL4.

De acuerdo con los estudios existentes, en el área afloran rocas sedimentarias del
Jurásico y del Cretáceo, correspondientes a las formaciones Girón, Tambor,
Rosablanca, Paja y El Tablazo, además de algunos depósitos cuaternarios.

Formación Girón (Jr) es la más antigua (Jurásico Superior) y está constituida por
areniscas, limolitas y conglomerados de colorespredominantemente rojizos. Ella
aflora solo parcialmente a lo largo de algunos sectores de los ríos Chicamocha y
Suárez.

Formación Los Santos (Kls) o Tambor (Kt) descansa discordantemente sobre la
Formaci6n Girón y subyace a la Formación Rosablanca. Está compuesta de
areniscas claras de grano fino a medio, cuarzosas, micáceas -en especial en los

4 SERRANO HERMANOS LTDA, Estudio de Impacto Ambiental Contrato de Concesión 2491, Los
Santos, 2009.
20

planos de estratificación-en bancos macizos de espesor variable y conglomerados
cuarzosos. Es común la estratificación cruzada en algunos bancos de areniscas.
Tiene un espesor de unos 150 m y constituye la parte más abrupta del Cañón del
Chicamocha. Hacia su parte superior forma una especie de cornisa llamada
"chincho" por los habitantes del lugar.

Formación Rosablanca (Kir) está conformada por calizas grises claras a
azulosas, fosilíferas, ínterestratificadas con lutitas grises azulosas a grises oscuras
y lutitas arenosas grises. Su espesor es de unos 300 m y constituye la parte
superior del escarpe del Cañón del Chicamocha.

Hacia la parte inferior de la formación, a unos 16 m del contacto con la Formación
Tambor, aflora una secuencia de 12 a 15 m de espesor, donde se presentan
capas de yeso intercaladas con capas de calizas y lutitas grises. Las capas de
yeso pasan lateralmente a calizas arcillosas, dándoles un carácter lenticular.

Formación La Paja (Kp) está representada por una serie de cerca de 300 m de
lutitas grises oscuras, fosilíferas y yesíferas, con concreciones calcáreas
frecuentes e intercalaciones menores de calizas arcillosas yesíferas y areniscas
calcáreas grises oscuras. Ella constituye la mayor parte de la ladera
inmediatamente por encima del escarpe del Cañón del Chicamocha.

Figura 3. Contactos Geológicos en el sector de la mina El toro, desde la parte SE
del contrato 2491.

Fuente: EIA Contrato de Concesión 2491.

Tabla 2: Columna estratigráfica de la Geología Regional del contrato de concesión
2491.

Fuente: Adaptado y modificado de: Mojica y Franco, 1990; Reyes y Ramírez,
1996; ANH, 2007. Tomada de Reyes, Germán; Flórez, Hernán. Geología Urbana
de Barrancabermeja. 2016

Cuaternario (Q) está representado básicamente por derrubios de vertiente,
originados por gravedad. Consta de cantos de caliza de hasta 2 m de diámetro,
en una matriz arcillosa y en algunos sectores alcanza los 40 m de espesor,
cubriendo la parte inferior de la Formación Rosa Blanca y las capas de yeso.

De las formaciones anteriormente descritas la única de interés económico para la
extracción de yesos es la Formación Rosa Blanca (Krb).

2.3.1. Geología Estructural5. Desde el punto de vista de estructuras geológicas
regionales, la mina de yeso está afectada por las fallas de los Santos y la Falla del
Suárez, las cuales están ubicadas espacialmente a 2 y 10 Km., respectivamente,
de la mina. Desde el punto de vista local, las rocas en el área del contrato no
presentan pliegues y/o fallas de importancia que afecten su continuidad, Las rocas
llevan tren estructural NE e inclinaciones entre 10° y 4° hacia el SW, y están
afectadas por pequeñas fallas normales y por un fracturamiento producto de los
esfuerzos regionales.

Figura 4: Mapa Geológico del Contrato de Concesión 2491.

Fuente: EIA Contrato de Concesión 2491.

Falla los Teres. Satélite de la falla los Santos, afecta rocas de la formación Rosa
Blanca al sur-oeste del pueblo. El trazo es paralelo a la falla los Santos y su
convergencia es occidental. Es una estructura importante porque está delimitando
la mineralización de yeso, dado que este mineral se encuentra en el bloque Oeste
y en el bloque Este no. El buzamiento de esta falla es aproximadamente de 25º a
30° al Este (Véanse figuras 5 y 6)

5 SERRANO HERMANOS LTDA, Estudio de Impacto Ambiental Contrato de Concesión 2491, Los
Santos, 2009.
23

Figura 5: Expresión geomorfológica de la falla de Los Santos al norte del pueblo,
contacto fallado entre la formación Los Santos y Rosablanca.

Fuente: EIA Contrato de Concesión 2491.

Figura 6: Enfrentamiento de las areniscas de la formación Los Santos con las
calizas de la formación Rosa Blanca hacia el norte de la falla Los Santos.

Fuente: EIA Contrato de Concesión 2491.

2.3.2. Geología Del Yacimiento6. A lo largo del área del contrato de concesión
2491 afloran rocas del Jurásico, representadas en la formación Girón y se
encuentran conformando la base del cañón formado por el Rio Chicamocha,
suprayaciendo a esta unidad Jurásica se encuentran la Formación Los Santos
(Tambor), perteneciente al Cretácico Inferior, seguidamente la Formación Rosa
Blanca, que es donde se ubican los depósitos yesiferos explotados en el sector,
los cuales presentan intercalaciones de caliza gris oscura fosilífera, masiva y con
niveles de lutitas grises, estas capas de yeso aparecen de 18 a 25 m
estratigráficamente a partir de la base del contacto geológico Kils-Kir.

Figura 7: Columna Estratigráfica Generalizada Formación Rosablanca en la mina
El Toro.

Fuente: Actualización EIA - Plan de Manejo Ambiental 2015 Titulo 2491.

6 SERRANO HERMANOS LTDA, Estudio de Impacto Ambiental Contrato de Concesión 2491, Los
Santos, 2009.
25

Figura 8: Columna estratigráfica de la mina El Toro.

Fuente: Serrano Hermanos LTDA.

2.4. GEOMORFOLOGÍA DEL ÁREA DE INFLUENCIA DEL PROYECTO7.

Desde el punto de vista Morfo-estructural, el área forma parte de una estructura
tabular (Mesa de Los Santos), profundamente disectada por los ríos Chicamocha,
Sogamoso y Suárez, los cuales han labrado profundos cañones de hasta 600 m
de profundidad, con flancos escarpados. La mina de yeso objeto del presente
proyecto, se encuentra en el escarpe correspondiente al flanco derecho del Cañón
del Chicamocha, a la altura de su confluencia con el Suárez.
 (S2) Topografía de lomos y vertientes onduladas rizadas con sistema de
drenaje predominantemente relacionado a afloramientos de rocas
estratificadas. Topografía con pendientes suaves a moderadamente
empinadas con patrón linear. Se encuentra en una franja paralela a la unidad
S1 que va a lo largo del margen oriental de la quebrada la Santera. Abarca
rocas de las formaciones Jordán, Rosa Blanca, Paja y Tablazo.

 Escarpes de falla y escarpe de línea de falla. Pendientes moderadamente
empinadas, moderadamente a severamente disectadas. Esta unidad se
encuentra en el sitio conocido como el salto del Duende, en rocas de la
formación Jordán y en el cañón de los ríos Chicamocha y Sogamoso.

7 Serrano Hermanos LTDA, Estudio de Impacto Ambiental Contrato de Concesión 2491, Los
Santos, 2009.
26

Figura 9: Mapa Geomorfológico Contrato de Concesión 2491

Fuente: EIA Contrato de Concesión 2491

Figura 10: Geomorfología del área de estudio del Proyecto.

Fuente: Google Earth

En síntesis, se puede decir que el área presenta un grado de inestabilidad y
erosión actuales relativamente alto, debido tanto al clima seco y agresivo, como a
su topografía abrupta. En igual forma, por su posición al borde de la mesa y por la
27

presencia de capas gruesas de lutitas altamente erosivas, la zona ofrece una
inestabilidad potencial alta.

Figura 11: Mapa de Amenazas por erosión y Remoción en masa.

Fuente: EIA Contrato de Concesión 2491.

2.5. MÉTODO DE EXPLOTACIÓN IMPLEMENTADO EN LA MINA EL TORO.8

El Método de explotación llevado a cabo se denomina Cámaras y Pilares por
niveles. Consiste en abrir cámaras con dimensiones de 8.0 metros de ancho, por
4.5 metros de alto en su etapa inicial. Posteriormente se realizará la recuperación
del piso de dichas cámaras para quefinalmente queden con dimensiones de 7.5.

Las vías construidas se comunican entre si cada 40 metros mediante cruzadas
que tendrán en su etapa inicial 6 metros de ancho por 4.5 metros de alto, con
posterior recuperación al piso, para dar unas dimensiones finales de 10.5 metros
de alto por 5 metros de ancho. La separación entre cámara y cámara, es decir el
ancho de machón continúa siendo 12 metros. Este variará de acuerdo a la
cantidad de recubrimiento sobre los túneles.

8 SERRANO HERMANOS LTDA, Estudio de Impacto Ambiental Contrato de Concesión 2491, Los
Santos, 2009.
28

Figura 12: Esquema del método de explotación de la Mina El Toro.

Fuente: EIA Contrato de Concesión 2491

Figura 13: Método de explotación por cámaras y pilares.

Fuente: http://metodosdeexplotacionenlamineria.blogspot.com.co/2015/

A continuación, se presenta el plano de labores de la Mina El Toro actualizado
Diciembre 2017, En donde se evidencia el método de explotación por cámaras y
pilares implementado en la mina y el avance de la misma.

Figura 14: Plano de labores de la mina El Toro.

Fuente: Formato Básico Minero 2017-I.
2.6. SOPORTE LEGAL9

Explota la UPM El Toro: SERRANO HERMANOS LTDA.

Titulo Minero: 2491.

Titulares de la Concesión: SOCIEDAD DE YESOS PRADA LTDA (Nit.:
8902002511) \ SERRANO HERMANOS LTDA (Nit.:8902091521) \ CEMEX
COLOMBIA S.A. (Nit.:8600025231)

Modalidad: Contrato De Concesión (L 685).

Generalidades: Tiene un Área de 137 Hs 5858 m2. Posee Código Minero DGEN-
01. Su Inscripción al Registro Minero es del 10 de abril de 2007, con duración de
24 años a partir del 01 de enero de 2005 hasta el 31 de diciembre de 2028 como
consta en Informe de Fiscalización – IFI del 14 de abril de 2016 – ANM.

El proyecto de explotación de material de yeso en la mina El Toro, propiedad de la
empresa Serrano Hermanos LTDA, se basa expresamente en el Código de Minas,

9 MINMINAS-CAS, informe individual de caracterización Unidad de Producción Minera CAS-0035,
Convenio Interadministrativo GGC-169-2016.
30

Ley 685 de 2001, el cual permite fomentar la exploración técnica y la explotación
de los recursos mineros basándose en los principios y normas que allí se dictan
para lograr una explotación racional de los minerales por medio del desarrollo
sostenible y lograr el fortalecimiento económico y social del país.

Etapa Contractual: 12 años de Explotación.

Según Informe de Fiscalización Integral – IFI del 14 de abril de 2016 – ANM: No se
evidencia minería ilegal.

El PTO fue aprobado: Según Informe de Fiscalización – IFI del 14 de abril de
2016 – ANM.

Servidumbres Mineras
Ninguna

Legalidad Ambiental
En el Expediente consta que se dictan los siguientes actos:
• Solicitud de Licencia Ambiental: allegada en fecha 24 de septiembre de 2008 por
el titular minero para su aprobación.
• Licencia Ambiental: Otorgada por la Corporación Autónoma Regional de
Santander CAS, mediante Resolución DGL No. 00000529 del 16 de abril de 2012.
• Licencia Arqueológica: Aprobada por el Instituto Colombiano de Antropología e
Historia – ICANH, otorgada el 16 de abril de 2010.

3. CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA DEL MACIZO ROCOSO10.

Comprende un análisis de las características geológicas y geo mecánicas del
macizo rocoso en la mina subterránea El Toro. Este análisis permite definir los
modelos geo mecánicos que caracterizan en forma representativa el macizo en
estas minas.
Teniendo en cuenta el tipo de sostenimiento natural implementado en la mina a
través de pilares o machones, es de gran importancia el monitoreo y
caracterización constante de las condiciones estructurales del macizo rocoso,
especialmente las discontinuidades (fallas, diaclasas, entre otras) las cuales
puedan generar una zona de debilidad y susceptibilidad ante desprendimientos de
rocas e incidir en las condiciones de estabilidad de la mina.
Debido a que el techo inmediato del espacio explotado (cámara) actúa como una
viga, soportado por machones y teniendo en cuenta los esfuerzos verticales que
actúan sobre estos estratos es importante la verificación y monitoreo de techo en
donde algunos casos especiales se pueden presentar asentamiento o hundimiento
del mismo.

Otro aspecto importante a tener en cuenta en cuanto al análisis y monitoreo
permanente son los pilares o machones, su dimensionamiento, estado de
esfuerzos y en algunos casos particulares el ensanche de los mismos debido a las
presiones que soportan, teniendo en cuenta el sostenimiento natural de la mina.

3.1. ESTUDIO DE DIACLASAS11

Siguiendo la misma metodología implementada en el PTO, para el diseño de las
cámaras y pilares, se realiza la actualización del estudio del macizo rocoso, debido
a que a medida que avanzan los túneles se presentan nuevos esfuerzos y
aparición de nuevas familias de diaclasas debido al esfuerzo producido por esta
discontinuidad. Este estudio será importante para reevaluar la dirección de los
túneles. Lo cual tendrá como base el análisis estructural estadístico con rosetas de
diaclasas que permitan determinar las principales familias de discontinuidades.

Las principales familias de diaclasas son las siguientes:

Tabla 3: Principales familias de diaclasas presentes en la mina El Toro.
Esfuerzo Principal 73 N20E
Esfuerzo medio 93 S15W
Esfuerzo Inferior 98 N75E
Fuente: Actualización del Macizo Rocoso de la mina El Toro.

10 SERRANO HERMANOS LTDA, Actualización del Plan de Sostenimiento Mina El Toro, 2017.
11
SERRANO HERMANOS LTDA, Actualización del Plan de Sostenimiento Mina El Toro, (2017).

En la siguiente grafica se puede observar el diagrama de frecuencia estadística de
fracturamiento en la mina El Toro.
Figura 15: Diagrama estadístico de fracturamiento en la mina El Toro.

Fuente: Actualización del Plan de Sostenimiento Mina El Toro.

Figura 16: Roseta de diaclasas principales en la Mina El Toro.

Fuente: Actualización del Plan de Sostenimiento Mina El Toro.

La orientación de los túneles tendrá un azimut de 350° con base en la
presentación del grafico anterior.

3.2. CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS DE LA ROCA.

Esfuerzo de flexión: En el caso de la mina El Toro, donde los buzamientos son
inferiores a 10°, generalmente los techos y los pisos concuerdan con los estratos,
por lo que es importante asegurar que la roca de techo sea competente como en
este caso. Los problemas que pueden generarse, tienen relación con la
separación o despegue de los bloques tabulares del techo inmediato y su carga de
deflexión hacia el vacío minado por efecto de la gravedad.

Figura 17: Fenómeno de deflexión de techo.

Fuente: Actualización del Plan de Sostenimiento Mina El Toro.

El esfuerzo de máximo resistente a la flexión de la roca de techo en la mina El
Toro es de 28.9 kg/cm2.

Resistencia a la compresión uniaxial: Esta resistencia se realiza en el material
de los pilares la cual está compuesta por roca de yeso y estéril, que son filones de
lutitas calcáreas y micrita negras.

Figura 18: Esfuerzos sobre los pilares.

Fuente: Actualización del Plan de Sostenimiento Mina El Toro.

El material de estéril de los pilares de las cámaras posee una resistencia a la
compresión simple de 605,683 kg/cm2.12

CAMARAS Y PILARES

El estudio para el dimensionamiento de las cámaras de acceso, así como de los
pilares de seguridad considera cuatro aspectos principales.

● Determinar un espaciamiento del techo que permita su estabilidad.
● Determinar la resistencia del pilar.
● Determinar la carga del pilar.
● Determinar el factor de seguridad.

Selección del espaciamiento del techo:

La estimación para un seguro espaciamiento de techo se lograpor medio de una
clasificación de la masa rocosa o clasificación geo mecánica.
Para tal fin, se ha clasificado el macizo rocoso de acuerdo a la clasificación geo
mecánica de Bieniawski (R.M.R), la cual arrojó clase II buena calidad, como se
presenta a continuación.

Resistencia del material de roca intacta

Este parámetro es equivalente a la resistencia compresiva de la roca intacta.

12 SERRANO HERMANOS LTDA, Actualización del Plan de Sostenimiento Mina El Toro, 2017.
35

La resistencia a la compresión simple uniaxial de la roca es de 605.683 kg/cm2
(8614.783 psi).13

El R.Q.D El espaciamiento de diaclasas promedio es de 20 cm, en el túnel 19
existe una zona con espaciamientos de 9 cm, por efecto del paso de la falla, por
tal razón y para mayor seguridad se calcula el RQD con este valor.

X = 9 cm.
𝑅. 𝑄. 𝐷 = 100(0.1ƛ + 1) 𝑒 -0,1ƛ = 100(2.11) 𝑥 𝑒 − 1.11 = 69.5%
ƛ = 10.09 = 11.1 𝑚

Figura 19: Grafica RQD vs Numero de discontinuidades por metro.

Fuente: Rock Slope Enginnering, E. Hoek & J.W. Bray.

En la gráfica se puede corroborar el valor y el resultado arroja un R.Q.D = 69%.

Condición de las diaclasas:

En el área se encuentra diaclasas de las siguientes características:

13 SERRANO HERMANOS LTDA, Actualización del Plan de Sostenimiento Mina El Toro, 2017.
36

Figura 20: Escala descriptiva de observación para determinar la rugosidad

Fuente: Rock Slope Enginnering, E. Hoek & J.W. Bray.

Diaclasas con superficies plana rugosas, poco continuas (poco persistentes),
bastantes próximas con relleno de dureza media alta, con apertura ligeramente
abierta, con nula filtración.

Analizando los efectos del rumbo y buzamiento de las diaclasas encontramos que
se encuentran juntas con rumbo perpendicular al eje del túnel y buzamiento
tendiente a la vertical. De acuerdo a esto, Bieniawski clasifica la roca como buena
a aceptable para el laboreo por túneles.

Tabla 4: Valoración del macizo rocoso (R.M.R)

Fuente: Rock Slope Enginnering, E. Hoek & J.W. Bray.

Este valor de RMR debe ser corregido tomando en cuenta como se presentan las
discontinuidades con el avance de la excavación.

Teniendo en cuenta este efecto de orientación, se debe hacer un ajuste por
orientación de -5, al R.M.R.

De esta manera tenemos un R.M.R reajustado en 61, corresponde a una masa
rocosa de Clase II de calidad buena.

Figura 21: Relación entre el R.M.R de la roca y el espaciamiento posible para
excavaciones subterráneas

Fuente: Rock Slope Enginnering, E. Hoek & J.W. Bray.

Según la gráfica, el máximo espaciamiento posible para los túneles para la mina el
Toro es de 15 m. Además de esto se atribuye una resistencia a la cohesión de 180
Kpa y un Ángulo de fricción de 35°

Con el fin de trabajar con un espaciamiento de techo seguro y no llevarlo al límite
se trabajará con espaciamiento (B) de techo de 7 m.

Entonces los parámetros que tenemos para el diseño de los pilares son los
siguientes:

Tabla 5. Parámetros para el diseño de los pilares
PARÁMETROS SÍMBOLO SISTEMA INGLES
SISTEMA
CEGESIMAL
Resistencia de Compresiva
uniáxial
σc 8614.783 psi 605.683
kg/cm2
Espaciamiento de techo B 22.965 pies 7.0 m
Altura del pilar h 22.3097 pies 6.8 m
Profundidad bajo superficie H 492.126 pies 150 m
Ancho actual de los pilares w 45.931 pies 14 m
Fuente: Actualización del Plan de Sostenimiento Mina El Toro.

La resistencia del pilar está dada por:

σsp = σ1 (0.64 + 0.36 (𝑤ℎ))

Donde σ1 es la resistencia de un pilar cúbico al tamaño crítico y w es el ancho del
pilar.
σ1 = K / √36 siendo K una constante característica de la forma del pilar.
K = σc√𝐷 Siendo D la arista del cubo del laboratorio. D=2

Luego,
σ1 = σc√( 𝐷36) = 8614.783 psi *√2.0936 = 2,076.0536 psi

Entonces:
𝜎𝑝 = 2076.0536 𝑝𝑠𝑖 (0.64 + 0.016 ∗ 45.931 𝑝𝑖𝑒𝑠) = 2854.358 𝑝𝑠𝑖.

En la actualidad los pilares son de 14m x 18 m y 14m x 22m, para simplificar el
ejercicio asumimos que los pilares son cuadrados de 14 m x 14 m, con esto
subestimamos la resistencia del pilar.

Calculamos la carga del pilar o resistencia sobre el pilar (Sp), es:
𝑆𝑝 = 1.1𝐻 (𝑤+𝐵𝑊 )2 = 541.3386 ∗ 2.25 = 1218.0119 𝑝𝑠𝑖
𝑆𝑝 = 1218.0119 𝑝𝑠𝑖

Para probar el ancho del pilar seleccionado es aceptable desde el punto de vista
de estabilidad minera o si debe ser cambiado se debe calcular el factor de
seguridad (F).

F =
σpSp = 2854.358 𝑝𝑠𝑖1218.0119 𝑝𝑠𝑖 = 2.34

Para un ancho de cámara de 12 m (39,370 pies)

F =
σpSp = 2636.422 𝑝𝑠𝑖1218.0119 𝑝𝑠𝑖 = 2.16

En efecto, el diseño de los pilares con un factor de seguridad de 2.34 y un azimut
de 350° arroja los siguientes parámetros:

- Cámara con acceso de 7 metros de ancho
- Pilares con 14 metros de ancho
- Factor de seguridad de 2.3

4. SITUACIÓN ACTUAL DE LAS LABORES MINERAS.

4.1. INFRAESTRUCTURA EN SUPERFICIE Y EQUIPOS.
Para el desarrollo de la actividad minera, la empresa Serrano Hermanos LTDA,
cuenta con:
● Campamento acondicionado para 20 personas
● Botadero de estériles
● Vía de acceso de 17 km en buen estado.
● Vías internas de 2 km en buen estado aproximadamente.
● Patio de compresores
● Patio de Acopio y trituración

Tabla 6: Maquinaria, equipos y herramientas utilizadas en la mina El Toro.
HERRAMIENTAS – TORO
ELEMENTO CANTIDAD
MARTILLO DE PERFORACION Y19 7
BARRENOS DE PERFORACION DE
80,1.60,2.40 7 Juegos
MANGUERA DE PRESION DE 3/4 1000 metros
TACADORES EN MADERA DE 1" POR 3 M
DE LARGO 6 Unidades
ESCALERAS 6
PICA 6
PALA 12
PORRA 12
LAMPARAS MINERAS Y CARGADORES 12
COMPRESOR KAISER 375 1
COMPRESOR ATLASCOPCO 375 1
CARGADOR LIUGONG 835 - 1 1
CARGADOR CAT 930 1
Fuente: Serrano Hermanos LTDA.

Figura 22: Maquinaria, Equipos y Herramientas de la operación Mina El Toro.
(a) Compresor Kaeser 375, (b) Compresor Atlas Copco 375, (c) Cargadores CAT
930, (d) Martillo de Perforación Y19, (e) Campamento mina, (f) Polvorín.

(a) (b)

(e) (f)
Fuente: Autor del Proyecto.

4.2. ASPECTOS TÉCNICOS.

4.2.1. Operaciones unitarias.
4.2.1.1. Desarrollo. Como labor de desarrollo o acceso a la mina, cuenta con
un túnel principal que posee unas dimensiones de 7m de alto x 5 m de ancho
totalmente horizontal, la cual tiene como función dar el acceso al personal y los
equipos de cargue y transporte. Aproximadamente tiene una longitud de 1km
hasta los frentes de avance.

4.2.1.2. Preparación. Como labores de Preparación, se realizan
transversales y diagonales, las cuales permiten el avance de los frentes y el
circuito de ventilación de las labores en ejecución.
4.2.1.3. Explotación. El método de explotación implementado en la Mina El
Toro, es por “CÁMARAS Y PILARES”; para su aplicación es necesario dividir
estas labores en Bloques de preparación y explotación, la cual se logra a través de
la proyección de Túneles y Cruces para el caso específico, los cuales serán
ortogonales, el ancho de las cámaras permitirá dejar pilares que se aprovecharan
inicialmente en el sostenimiento del techo; estos pilares serán recuperados una
vez las labores hayan llegado a los límites del área. Las labores de explotación La
recuperación del mineral en las áreas de explotación se efectuará en avance, el
arranque de mineral en el frente de las labores será de forma descendente, a
través de banqueos, el cual permitirá una explotación selectiva.
El sostenimiento a empleado en la mina es de tipo natural. Las características geo
mecánicas y geométricas del yacimiento, permiten utilizar los pilares dejados en la
explotación delas cámaras como elementos de soporte del techo, para mantener
las condiciones de estabilidad y seguridad en el laboreo minero, las dimensiones
tanto de las cámaras como de los pilares fueron previamente determinadas, para
evitar la correcta distribución de los esfuerzos en pilar y por ende evitar su
colapso.
 Arranque.
Para llevar a cabo el arranque del material se utiliza perforación y voladura, la
perforación se realiza por medio manual con martillo neumático Y19, accionado
por un compresor KAESER 375 cfm, se utiliza sustancia explosiva ANFO para el
arranque del material de las cámaras de explotación.

La Mina El Toro cuenta con el permiso del Departamento Control Comercio de
Armas Municiones y Explosivos (DCCA) para la compra y uso de los explosivos
mencionados y cumple con las normas para tal dispuestas por la industria militar.

 Cargue.
El cargue del yeso explotado en la mina el Toro se realiza directamente de los
frentes de explotación posterior a las tronaduras, se lleva a cabo por medio de
cargadores frontales LIUGONG 835 y CATERPILLAR 920 los cuales depositan el
material a las volquetas sencillas y doble troques para su posterior transporte
hasta el centro de acopio y trituración.

 Transporte.

El transporte tanto de mineral como de estéril se efectúa a través de volquetas
sencillas y doble troques, estos vehículos ingresaran hasta los frentes de la mina,
por las rutas internas preestablecidas, el material estéril, será transportado hasta
el sitio de escombrera ubicado en superficie y el mineral hasta el patio de acopio
ubicado en la vereda Las Delicias del municipio de Los Santos. Las pendientes de
estas vías oscilan desde 0% hasta 15%. El mantenimiento de la vía la realizan los
cotitulares, en ocasiones con la colaboración del municipio.

4.2.1.4. Beneficio. Acopio y trituración. El material extraído de la mina El
Toro es transportado al Patio de Acopio de acopio de la empresa, localizado en la
vereda Las Delicias a 2 km del municipio de los Santos, en donde se realiza la
siguiente etapa, el Beneficio del mineral por medio de una Trituradora Primaria de
mandíbulas y un Impactó de martillos (secundaria), las cuales fragmentan el
material hasta un tamaño inferior a 2”, tamaño exigido por la empresa CEMEX
Colombia, posteriormente el material procesado se despacha al segundo Patio de
Acopio, ubicado en el Sector “Los Curos” del municipio de Piedecuesta, en donde
se realiza el cargue de las tracto mulas hacia las planta de fabricación de Cemento
Figura 23: Proceso de Beneficio de yeso empresa Serrano Hermanos LTDA.

Fuente: Serrano Hermanos LTDA.
44

4.3. DATOS DE EXPLOTACIÓN. (Periodo Agosto - Noviembre).
El yeso en su estado natural se encuentra como un sulfato de calcio dihidratado,
es decir, tiene dos moléculas de agua de hidratación. En el proceso de calcinación
pierde parte de esa agua, dependiendo de la temperatura a que se someta.
Idealmente se debe alcanzar la forma de hemidrato, en la cual el yeso ha perdido
molécula y media de agua.

Las impurezas de los yesos de mina, son generalmente arcillas, lutitas, dolomitas
y calcitas. Se obtiene también químicamente como un sulfato de calcio de alta
pureza.

Las impurezas presentes en el yeso, deterioran la calidad de este y aumentan los
costos de transporte, elevando el valor del flete hasta la empresa cementera,
además altera el proceso en la fabricación del cemento, debido que los
porcentajes de SO3 no son constantes sino fluctuantes, dificultando el cálculo fijo
de yeso por tonelada de cemento producido.

 Manto la churca.

Es el primero en la columna estratigráfica de la mina (techo de explotación), se
caracteriza ya que posee un estrato de 0,39 m de lulita calcárea negra, siguiendo
con un filón de yeso gris claro (churca) de 1,63 m con una capa intermedia de
lutita calcárea negra de 25 cm de espesor.

 Manto la geo.

Se constituye de un estrato de lulita calcárea negra de 0,23 m de espesor, seguido
de un filón de yeso (lageo), yeso oscuro con venas cruzadas rellenas de yeso
fibroso de 1,3 m de espesor. Se identifica como el manto con mayor contenido de
sulfato de calcio dentro de los mantos explotables en la mina.

 Manto enchaquetada o chaqueta

Este manto posee también un estrato de lutita calcárea negra en el techo, de 0,25
m de espesor, seguido de un filón de yeso (la chaqueta), yeso gris con venas
rellenas de yeso fibroso con una capa intercalada de 10 cm de migrita negra.
Dentro del grupo de mantos explotables, es el de menor contenido de Sulfato de
Calcio.

 Manto la dura.

Este último manto de explotación, conocido como el piso de explotación, se
identifica por un estrato de migrita negra con un espesor de 0,70 m; seguido del
filón de yeso (la dura o piso) yeso gris claro, con un espesor de 1,20 m.

A continuación, se presentan los datos de producción obtenidos en la Mina el
Toro, en el periodo comprendido entre los meses de Agosto – Noviembre,
clasificados en tres (3) grupos de trabajo y discriminados de acuerdo a los mantos
explotados. Los valores de producción se encuentran medidos en Toneladas.

Tabla 7: Datos de explotación mes de Agosto.
CHAQUETA CHURCA LAGEO PISO Total
general
Agosto 1295 3183 1946 2627 9051
CELSO 683 2102 1103 1366 5254
HERMES 426 780 757 402 2365
SAMUEL 186 301 86 859 1432
Total general 1295 3183 1946 2627 9051

YESO CASCAJO Total
general
CELSO 5254 316 5570
HERMES 2365 620 2985
SAMUEL 1432 404 1836
Total general 9051 1340 10391
Fuente: Base de datos (Nomina Agosto- Noviembre)
Figura 24: Porcentaje de producción Mina El Toro en el mes de Agosto 2017.

Fuente: Base de datos (Nomina Agosto- Noviembre)
46

Tabla 8: Datos de explotación mes de Septiembre.
CHAQUETA CHURCA LAGEO PISO Total
general
Septiembre 1142 2728 1633 2519 8022
CELSO 551 1694 889 1101 4235
HERMES 358 656 636 338 1987
SAMUEL 234 378 108 1080 1800
Total general 1142 2728 1633 2519 8022
YESO CASCAJO Total
general
CELSO 4235 561 4796
HERMES 1987 652 2639
SAMUEL 1800 600 2400
Total general 8022 1813 9835
Fuente: Base de datos (Nomina Agosto- Noviembre)

Figura 25: Porcentaje de producción Mina El Toro en el mes de Septiembre 2017.

Fuente: Base de datos (Nomina Agosto- Noviembre)

Tabla 9: Datos de explotación mes de Octubre.
CHAQUETA CHURCA LAGEO PISO Total
general
Octubre 1337 2289 1639 2721 7986
CELSO 688 1193 825 1881 4587
HERMES 206 400 245 439 1290
SAMUEL 443 696 569 401 2109
Total general 1337 2289 1639 2721 7986
YESO CASCAJO Total
general
CELSO 4587 470 5057
HERMES 1290 535 1825
SAMUEL 2109 696 2805
Total general 7986 1701 9687
Fuente: Base de datos (Nomina Agosto- Noviembre)

Figura 26: Porcentaje de producción Mina El Toro en el mes de Octubre 2017.

Fuente: Base de datos (Nomina Agosto- Noviembre)

Tabla 10: Datos de explotación mes de Noviembre.
CHAQUETA CHURCA LAGEO PISO Total
general
Noviembre 1012 2359 1348 2486 7204
CELSO 456 1402 736 911 3504
HERMES 270 495 480 255 1500
SAMUEL 286 462 132 1320 2200
Total general 1012 2359 1348 2486 7204

YESO CASCAJO Total
general
CELSO 3504 472 3976
HERMES 1500 620 2120
SAMUEL 2200 924 3124
Total general 7204 2016 9220
Fuente: Base de datos (Nomina Agosto- Noviembre)

Figura 27: Porcentaje de producción Mina El Toro en el mes de Noviembre 2017.

Fuente: Base de datos (Nomina Agosto- Noviembre)

4.4. RECURSO HUMANO Y ORGANIGRAMA DE LA EMPRESA.
La empresa cuenta con un mediano número de trabajadores entre los cuales
tenemos:
● OFICINA PRINCIPAL
➢ 1 gerente
➢ 2 subgerentes
➢ 3 contadoras
➢ 2 secretarias

● CAMPAMENTO – MINA
➢ 1 ingeniero de minas (Jefe de mina y Seguridad Industrial)
➢ 1 ingeniero de minas practicante
➢ 1 SISO
➢ 1 administrador de la mina.
➢ 12 mineros➢ 1 jefe de mantenimiento
➢ 2 operadores de maquinaria

● PATIO DE ACOPIO
➢ 4 conductores de volquetas
➢ 2 soldadores
➢ 4 personas de oficios varios y calidad
➢ 4 operadores de maquinaria

● PATIO DESPACHOS
➢ 2 Despachadoras
➢ 4 carperos
➢ 2 operadores

Figura 28: Organigrama de la empresa Serrano Hermanos LTDA.

Fuente: Autor del proyecto.

5. PERFORACIÓN Y VOLADURA.
5.1. CONDICIONES ACTUALES14.
En la mina El Toro, actualmente se realizan en promedio 5 voladuras diarias en
horarios establecidos, para obtener una producción de aproximadamente 500
Ton/día. La perforación de los barrenos se lleva a cabo de forma manual utilizando
martillos neumáticos, posteriormente a la preparación del frente se lleva a cabo la
tronadura para lo cual se utiliza agente explosivo ANFO. El proceso de perforación
y voladura de la mina se puede distinguir en dos métodos, voladura en Bóveda y
voladura en Banca, los cuales se describen ampliamente a continuación.

 Voladura en Bóveda. Se realiza en los primeros 2,50 metros a partir del
techo, donde se hace una perforación y voladura horizontal y tiene como
características principales el diseño de voladura subterránea (sin cara libre). Para
esta perforación, se realizan barrenos de 3,8 cm de diámetro y longitudes de 1,6 m
y 2,4 m; Para un barreno de 1,6 metros tenemos una longitud de carga de 1m y
una longitud de recado de 0,6 m; mientras que los barrenos de 2,4 tendrán una
longitud de carga de 1,6 m y una longitud el retacado de 0.8 m.

 Voladura en Banca. Una vez realizada el Área 1, la misma da campo a un
banco de explotación (área 2) de 4.65 metros de altura, en donde se aplica un
método de Perforación y voladura en banca, tipo a cielo abierto. La perforación en
banca se realiza con barrenos de 0,8 m y 1,6 m con diámetro de 3.8 cm, la
longitud de cargue para los barrenos de 1,6m es de 1,2m y el retacado es de 0,4
m; para los barrenos de 80 cm la longitud de carga es de 0,6 m y el retacado de
0,2 m.

14 SERRANO HERMANOS LTDA, Programa de perforación y voladura mina El Toro, 2017.
52

Figura 29: Frentes de explotación en vista Frontal y Perfil Mina El Toro.

Fuente: Programa de Perforación y voladura Mina El Toro.

5.1.1. Malla de perforación implementada en la operación.
5.1.1.1. Malla de perforación en bóveda.
En bóveda se realizan 4 barrenos de 2,40 metros de longitud y 6 barrenos de 1,60
metros de longitud distribuidos como muestra la siguiente a continuación:

Figura 30: Esquema de perforación en bóveda Mina El Toro.

Fuente: Programa de perforación y voladura Mina El Toro.

Los barrenos 1, 2, 3 y 4 tienen una longitud de perforación de 2,40 metros, con un
Angulo de desviación de 30º que forman una cuña y los barrenos 5, 6, 7, 8, 9 y 10
su longitud es de 1,60 metros y se perforan horizontal como lo muestra la Figura.
5.1.1.2. Malla de perforación en banca. En banca se realizan 3 perforaciones y
voladuras en tiempos diferentes, debido a que existen dos mantos o capas de
yeso separados por una intercalación de lutita calcárea negra, la distribución de la
malla de perforación en los tres tiempos no cambia, solo se modifican las
profundidades de perforación, como lo muestra la figura.

Figura 31: Esquema de Perforación en Banca Mina El Toro.

Fuente: Autor del Proyecto

En la primera perforación y voladura se realizan 13 barrenos de 1,60mt
de profundidad para extraer el manto de yeso “Lageo”, de diámetro 38 mm.
(Ver Figura).

Una segunda perforación en donde se detona los mismos 13 barrenos con
una profundidad de 1,60mt para extraer el manto de yeso “Chaqueta” (Ver Figura).

La tercera perforación en banco se realiza para extraer el piso (Manto La Dura), en
donde se detona los mismos 13 barrenos con una profundidad de 1,60mt. (No se
muestra en la figura por ser una recuperación de piso que se realiza en periodos
posteriores al ciclo normal de minado)

En el programa de perforación y voladura, se tienen estipuladas las horas de
voladura, de la siguiente manera:

✓ 8:00 am
✓ 10:00 am
✓ 12:00 pm
✓ 2:00 pm
✓ 4:00 pm

5.1.2. Accesorios y equipos de perforación utilizados. La longitud de
perforación es esta constituida generalmente por los siguientes elementos:
adaptadores de culata, manguitos, varillas de extensión, y bocas.15
Las roscas tienen por objetivo unir las culatas, los manguitos, las varillas y las
bocas durante la perforación. Ver anexo(A)

Para nuestro caso, se utilizan los siguientes accesorios:
● Varillas integrales
● Aspas, resortes, coronas y abrazaderas para mangueras de los martillos
neumáticos.
● Bocas de botones
● Compresor ATLAS COPCO 375
● Compresor KAISER 375

15CAPITULO 2: Accesorios de Perforación Rotopercutiva, Manual de Voladura- Manual López de
Jimeno.

5.1.3. Consumo de explosivos y accesorios de voladura en la operación. Actualmente en la operación de la
Mina El Toro se tienen 3 grupos de trabajo activos, de los cuales cada uno de ellos tiene a su cargo 7-9 frentes de
explotación. Se muestran a continuación el reporte de consumos de agente explosivo y accesorios de voladura en el
periodo de Agosto - Noviembre:
Factor de Potencia Real ANFO= Consumo ANFO Kilogramos/Producción Toneladas Yeso.
Factor de Potencia Real MECHA= Consumo Mecha metros/Producción Toneladas Yeso.
Factor de Potencia Real DETONADOR No. 8= Consumo Detonadores No. 8/Producción Toneladas Yeso.

Tabla 11. Consumo de explosivos y accesorios de voladura en la operación Mina El Toro (Agosto-Noviembre).
GRUPO
MES
PRODUCCION
TONELADAS
YESO
ANALISIS METROS DE PERFORACION ANALISIS DE ANFO
METROS DE
PERFORACION
METROS POR
TONELADAS
VALOR
TEORICO
CONSUMO
ANFO
KILOGRAMOS
FACTOR DE
POTENCIA
FACTOR
TEORICO
GRUPO 1 17580 5175.20 0.294 0.410 2740 0.156 0.880
Agosto 5254 1530.40 0.291 0.410 854 0.163 0.880
Septiembre 4235 1247.20 0.294 0.410 663 0.157 0.880
Octubre 4587 1386.40 0.302 0.410 683 0.149 0.880
Noviembre 3504 1011.20 0.289 0.410 540 0.154 0.880
GRUPO 2 7142 2077.60 0.291 0.410 1091 0.153 0.880
Agosto 2365 626.40 0.265 0.410 378 0.160 0.880
Septiembre 1987 533.60 0.269 0.410 303 0.152 0.880
Octubre 1290 413.60 0.321 0.410 188 0.146 0.880
Noviembre 1500 504.00 0.336 0.410 222 0.148 0.880
GRUPO 3 7541 2315.20 0.307 0.410 1150 0.152 0.880
Agosto 1432 360.00 0.251 0.410 225 0.157 0.880
Septiembre 1800 573.60 0.319 0.410 271 0.151 0.880
Octubre 2109 684.80 0.325 0.410 323 0.153 0.880
Noviembre 2200 696.80 0.317 0.410 331 0.150 0.880
Total gral. 32263 9568 0.297 0.410 4981 0.154 0.880
57

Tabla 11. Continuación Tabla de Consumo de explosivos y accesorios de voladura en la operación Mina El Toro
(Agosto-Noviembre).
GRUPO
MES
PRODUCCION
TONELADAS
YESO
ANALISIS DE MECHA ANALISIS DE DETONADOR COMUN No 8
CONSUMO
MECHA
METROS
FACTOR DE
POTENCIA
FACTOR
TEORICO
CONSUMO
DETONADORES No.
8
FACTOR DE
POTENCIA
FACTOR
TEORICO
GRUPO 1 17580 5294 0.301 1.570 2960 0.168 1.400
Agosto 5254 1548 0.295 1.570 989 0.188 1.400
Septiembre 4235 1361 0.321 1.570 680 0.161 1.400
Octubre 4587 1630 0.355 1.570 730 0.159 1.400
Noviembre 3504 755 0.215 1.570 561 0.160 1.400
GRUPO 2 7142 2318 0.325 1.570 1200 0.168 1.400
Agosto 2365 717 0.303 1.570 412 0.174 1.400
Septiembre 1987 553 0.278 1.570 301 0.151 1.400
Octubre 1290 435 0.337 1.570 214 0.166 1.400
Noviembre 1500 613 0.409 1.570 273 0.182 1.400
GRUPO 3 7541 2574 0.341 1.570 1273 0.169 1.400
Agosto 1432 401 0.280 1.570 211 0.147 1.400
Septiembre 1800 600 0.333 1.570 314 0.174 1.400
Octubre 2109 720 0.3411.570 366 0.174 1.400
Noviembre 2200 853 0.388 1.570 382 0.174 1.400
Total
general
32263 10186 0.316 1.570 5433 0.168 1.400
Fuente: Autor de Proyecto

Fuente: Autor de Proyecto

 METROS DE PERFORACION REAL VS TEORICO:

Es este grafico se representa los metros de perforación reales VS los metros de
perforación teóricos, se puede ver que en los grupos 1 y 2, los metros reales
medidos durante los meses de Agosto- Noviembre, fueron menores a los metros
de perforación teóricos, por lo cual concluimos que no están realizando los metros
de perforación calculados y requeridos para la producción estipulada.

 CONSUMO DE ANFO:

Respecto a este gráfico, se encuentra la comparación entre un Factor de Potencia
real VS un Factor de potencia teórico establecido por la empresa Serrano
Hermanos LTDA para el consumo de explosivo ANFO (que se encuentra
calculado y referenciado en la tabla 11), por lo cual observamos que el consumo
real está muy por debajo del consumo teórico calculado,

Figura 32: Relacion Metros de perforaci-
ón real vs Metros de perforacion teorico.
Figura 33: Relacion consumo de Anfo
real vs Cosumo de Anfo teorico.

GRUPO 1 GRUPO 2 GRUPO 3
F.P REAL 0,294 0,291 0,307
F.P TEORICO 0,410 0,410 0,410
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0,400
0,450
M
e
tr
o
s
d
e
p
e
e
fo
ra
c
io
n
*
to
n
e
la
d
a
s
METROS DE PERFORACION REALES Vs TEORICOS
GRUPO 1 GRUPO 2 GRUPO 3
F.P REAL 0,156 0,153 0,152
F.P TEORICO 0,880 0,880 0,880
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
0,900
1,000
k
il
o
g
r
a
m
o
s
*
t
o
n
e
la
d
a
s
FACTOR DE POTENCIA DEL ANFO REAL Vs TEORICO
59

Figura 34: Relacion consumo de
mecha real vs Consumo de mecha
teorica.
Figura 35: Relacion consumo
detonador No.8 real vs Cosumo de
Detonador No. 8 teorico.

Fuente: Autor de Proyecto

 CONSUMO DE MECHA DE SEGURIDAD

Respecto a este gráfico, donde se analiza el factor de potencia real VS el factor de
la mecha de seguridad utilizada como conductor de la iniciación del detonador, se
encuentra que el consumo real de este accesorio está por debajo por ende se
realiza un análisis que determine cuáles son las causas y los efectos en la
operación de Voladura.

 CONSUMO DETONADOR COMUN N°8:

Se puede observar que el factor de potencia real del detonador común es muy
bajo respecto al teórico, se tiene que revisar por qué están bajo respecto a las
condiciones que lo afectan.

5.1.3.1. Características de los explosivos utilizados. A continuación, se
describen los explosivos y accesorios utilizados para la operación de Perforación y
voladura en la mina el toro:
AGENTE EXPLOSIVO: ANFO A GRANEL: Es un explosivo tipo agente de
voladura conformado por una mezcla de nitrato de amonio, biodiesel o mezclas de
hidrocarburos, sensible a la iniciación por un multiplicador, con poca resistencia a
la humedad e inadecuado para operaciones subterráneas. Es muy seguro durante
su manipulación y uso. Permite ser cargado en forma manual o neumática en los
barrenos. Es empleado en voladuras a campo abierto, se emplea como explosivo
de carga de columna

GRUPO 1 GRUPO 2 GRUPO 3
F.P REAL 0,301 0,325 0,341
F.P TEORICO 1,570 1,570 1,570
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
1,000
1,200
1,400
1,600
1,800
M
e
tr
o
s
*
t
o
n
e
la
d
a
CONSUMO DE MECHA DE SEGURIDAD
GRUPO 1 GRUPO 2 GRUPO 3
F.P REAL 0,168 0,168 0,169
F.P TEORICO 1,400 1,400 1,400
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
1,000
1,200
1,400
1,600
U
N
ID
A
D

*
T
O
N
E
L
A
D
A
CONSUMO DE DETONADOR COMUN N°8
60

Tabla 12: Características técnicas del ANFO
DENSIDAD RESISTENCIA A
LA HUMEDAD
VELOCIDAD DE
DETONACION
0,85 +- 0,05
g/cm3

Ninguna 3.000 +- 300 m/s
Fuente: Catálogo de Productos INDUMIL

ACCESORIOS DE VOLADURA: Son elementos pirotécnicos usados para cebar
cargas explosivas o transmitir una llama que genere la detonación de un
explosivo, llevar una onda detonadora de un punto a otro o de una carga explosiva
a otra. A continuación, se describe los accesorios de voladura usados en la mina
El Toro:

 Mecha de Seguridad
Es un accesorio de voladura conformado por un núcleo de pólvora negra
recubierto de papel, varias capas de hilo de algodón, asfalto y una capa de PVC
para garantizar impermeabilidad, flexibilidad y resistencia a la abrasión. Este
accesorio transmite una llama o fuego, a una velocidad conocida y constante para
iniciar un detonador común, que explota y se encarga de sensibilizar los
explosivos que estén en contacto con él. Se emplea como medio de iniciación del
detonador número 8 fijado en uno de sus extremos.

La mecha de seguridad tiene un tiempo de combustión por unidad lineal requerido
para protección de la persona que realiza la iniciación de la voladura. Sensible
bajo ciertas condiciones al golpe, fricción, chispa o fuego.

Muy buena resistencia al agua siempre y cuando no se haya maltratado su capa
impermeabilizante. Aceptable resistencia a la tracción, abrasión y esfuerzos
mecánicos.

Tabla 13: Características técnicas de la mecha de seguridad
DENSIDAD DE
CARGA (G/M )
VELOCIDAD DE
COMBUSTIÓN (S/M )
ALCANCE DE
LLAMA ( MM )
RESISTENCIA A
LA HUMEDAD
5.0 130 40 Excelente
Fuente: Catálogo de productos INDUMIL

 Detonador común número 8:

Es un accesorio de voladura constituido por una cápsula cilíndrica de aluminio
cerrada en uno de sus extremos, en cuyo interior lleva un explosivo primario muy
sensible a la chispa de la mecha de seguridad y otro secundario de alto poder
explosivo. Dada la calidad de los insumos utilizados en la fabricación del producto,
estos le proporcionan máxima seguridad y eficiencia en el uso.
61

Tabla 14: Características técnicas del detonador número 8.
Longitud del
fulminante
Resistencia
a la humedad
Resistencia
al impacto
45 Detona detona
Fuente: Catálogo FAMESA

Figura 36: Características técnicas del detonador número 8.

Fuente: Google, características técnicas de los explosivos

Cuando se elaboran mezclas de nitrato de amonio y diésel en el campo, pueden
ocurrir variaciones en el contenido de aceite fácilmente. Las mezclas empacadas
en bolsa que se reciben de los distribuidores tienen problemas similares. La
cantidad de diésel agregada al nitrato de amonio es extremadamente crítica desde
el punto de vista de la eficiencia de la detonación (Figura 37). Para obtener la
liberación de energía óptima, es deseable una mezcla que contenga 94.5% de
nitrato de amonio y 5.5% de diésel. Si por alguna razón, en vez del contenido
requerido de 5.5% en las perlas, la mezcla contiene sólo del 2 al 4% de aceite,
una cantidad significativa de energía se desperdicia y el explosivo no se
desempeña apropiadamente. El tener un contenido muy pequeño de combustible
provocará la formación de vapores de óxido de nitrógeno de color ocre aún en
barrenos secos.

Por otro lado, al tener un exceso de combustible en la mezcla, la producción
máxima de energía se ve también afectada. La pérdida de energía es menor al
tener un porcentaje mayor de combustible que si se tiene un porcentaje menor al
óptimo. La figura 37 indica el efecto que tienen los diferentes porcentajes de
combustible en la energía teórica. La gráfica indica que la potencia del cebo es
menor cuando la mezcla tiene menos combustible. El ANFO es más sensitivo
cuando tiene menos combustible que cuando el porcentaje es el adecuado. Una
62

vez que la iniciación tiene lugar, una mezcla con menor contenido de combustible
no producirá una cantidad de energía siquiera cercana al nivel óptimo.16

Figura 37: Efectos del Contenido de Aceite en el ANFO

Fuente: Manual de Voladura- Manual López de Jimeno.

5.1.4. Rendimientos. A continuación, se observan los cálculos de los
rendimientos de la perforación de la voladura, según el Programa de Perforación y
voladura de laempresa:
5.1.4.1. Voladura en bóveda. Con una altura de 2,50 metros, donde se realiza
una perforación y voladura horizontal y tiene como característica principal el
diseño de voladura subterránea (sin cara libre).
A continuación, se muestra una Tabla, con todos los resultados de los cálculos
realizados a los rendimientos de la voladura En bóveda con sus respectivas
descripciones de variables.

16 Manual, Konya.
63

Tabla 15: Rendimientos de operación para voladura en bóveda.

Fuente: Autor del proyecto.

➢ Súper-Anfo para voladura en bóveda

(1) Dónde:

Qd= Carga por barreno
2/3= parte de la longitud que se rellena con Anfo en un barreno
π= Constante Pi para cálculo de área de una circunferencia (3,1416)
r= Radio de la broca de perforación 1,9 cm.
L= Longitud del barreno 240 cm y 160 cm.
D= Densidad del explosivo (0,9 gr/cm3)
A= Relación de volumen (0,8)

Teniendo la cantidad de Anfo necesaria para cada barreno se procede a calcular
la cantidad de Anfo necesaria para realizar el avance necesario de la bóveda
mediante la siguiente ecuación:

(2) Dónde:

Qt= Consumo total en el avance

q= Gasto específico del explosivo (Entre 0,5- 3,0 Kg/m3) de acuerdo a la dureza de
la roca=0,88 Kg/m3

S1= Área transversal Lateral del avance para barrenos de 1,6 m. (5 m2).
S2= Área transversal Central del avance para barrenos de 2,4 m. (15 m2).
L1= Longitud de barrenos Laterales (1,6 m.)
L2= Longitud de barrenos Centrales (2,4 m.)
n= Coeficiente de utilización del barreno (0,66)

➢ Producción de yeso por voladura (3)

Con la efectividad de la voladura del 95% quedan 91,2 Toneladas y restándole el
material estéril quedan aproximadamente 82,08Ton de yeso por quema en
bóveda.

➢ Consumo de Anfo en Bóveda (Qta)

(4) Dónde:

Qta=Consumo de Anfo en Bóveda
Paa= Producción relativa a Bóveda para 37.333 ton (producción establecida total)
(11.585 Ton., producción establecida solo en bóveda,)
Qt= Consumo total en avance (25,55 Kg)
65

Pq= Producción por quema (82,08 Ton.)

➢ Rendimiento del Anfo en Bóveda

(5) Donde:

Re= Qta/Paa

➢ Mecha de Seguridad en Bóveda

Para voladura en bóveda según el diseño se realizan perforación de dos
longitudes, para iniciarlos se debe tener en cuenta el tiempo que demora en
detonar ya que este se hace barreno a barreno, por tal motivo se usarán 3 metros
de mecha de seguridad con el objeto de que este sea suficiente tiempo al minero
de iniciar y salir caminando tranquilamente gritando fuego por los frentes más
cercanos.

Tabla 16: Metros de mecha por voladura en bóveda.
BARRENOS
LONGITUD
MECHA
(M)
LONGITUD
ADICIONAL
(M)
TOTAL
(M)
4 2,4 0,6 12
6 1,6 1,4 18
Testigo 3 3
Total metros de Mecha por Voladura 33
Fuente: Programa de Perforación y Voladura Mina El Toro.

Uso de testigo: El gasto de mechas por la utilización de testigo es de 3 metros
por voladura

➢ Detonadores n° 8

Debido a baja sensibilidad del Anfo para iniciarse, se hace necesaria la utilización
de Detonador Común, a continuación, se presenta los cálculos para determinar el
consumo del mismo.

Detonadores N° 8 en Bóveda por quema = 1 unidad por cada barreno
Teniendo en cuenta que la cantidad de barrenos en Bóveda son 10 unidades y
que la cantidad de yeso producido por quema en Bóveda es de 82,08 Toneladas,
tenemos que el consumo de Detonadores N° 8 es de 0,12 U/Ton.

Figura 38: Perfil de carga de explosivo para barrenos en bóveda

Fuente: Autor del Proyecto

5.1.4.2. Voladura en banca. Una vez realizada la voladura y posterior extracción
del Área 1 (la misma da campo a un banco de explotación (Área 2) de 4,65 metros
de altura, en donde se aplica un método de perforación y voladura vertical o
voladura en banca, tipo a cielo abierto.

Tabla 17: Rendimientos de operación para voladura en banca.

Fuente: Autor del proyecto.

➢ súper-Anfo para voladura en banca

En la banca a volar se encuentran tres tipos de yeso de diferente porcentaje de
SO3 separados por una capa de Lutita. Por Motivos de manejo de calidad estas
cinco capas se detonan por separado obteniendo diferentes consumos para cada
capa.

(1) Dónde:

d= Diámetro del barreno (3,81 cm.)

Ahora se procede a calcular la cantidad de Anfo por barreno mediante la siguiente
ecuación:

(2) Dónde:

QdT= Carga por barreno total

QdT= ¾*Л *r2*L*A*D

Tabla 18: Carga de explosivo de perforación en banca para cada una de las
capas.
CAPA LONG. BARRENO ABREVIATURA CARGA POR
BARRENO
Banca de Estéril Lageo 20 cm QdEL= 0,12kg
Banca de Lageo 130 cm QdL= 0,79kg
Banca Chaqueta 120 cm QdCh= 0,73kg
Estéril chaqueta 25 cm QdChe= 0,15kg
Estéril Dura 70 cm QdED= 0,43kg
Banca La Dura 120 cm QdD= 0,73kg
485cm QdT= 0,49kg
Fuente: Autor del proyecto.

➢ Producción de yeso por voladura en banca

Cálculo de la Cantidad de Yeso por voladura producido en las capas A, B y C

(3) Donde:

Yr= Cantidad de yeso producido en banca
X= Ancho (7 m.)
Y= Alto (3,7 m.)
B= Piedra (1,52 m.)
Ҫ= Densidad del Yeso (2,4 Ton/m3)
Fr= Factor de recuperación. (0,9)
69

➢ Cantidad total de explosivo en banca

(4) Donde:

Qb= Cantidad total de explosivos
Qy= Cantidad de explosivos por barreno en yeso (0,92 Kg)
Qe= Cantidad de explosivos por barreno en estéril (0,5 Kg)
Ny= Cantidad de barrenos en yeso (39)
Ne= Cantidad de barrenos en estéril (26)
Pab= Producción relativa a Banca para 37.333 (25.748 Ton.)
Yr= Yeso producido en banca por quema (85,03 Ton.)

➢ Rendimiento de Anfo

(5) Donde:

Re= QT/37.333

➢ Mecha de seguridad en banca

Este consumo está relacionado con los metros perforados por barrenos en cada
voladura, además por cada barreno dejamos una longitud de mecha adicional para
hacer de una forma fácil y segura el inicio de la voladura. Además, también se
considerará la utilización de testigo que considera un tramo de mecha cuya
longitud depende de la voladura realizada.

Tabla 19: Metros de mecha por voladura de yeso en banca
CAPA BANCA Barrenos Longitud Mecha
Longitud
Adicional Total
CAPA A 13 1,6 1,4 39
CAPA B 13 1,6 1,4 39
CAPA C 13 1,6 1,4 39
Testigo 3 3
Total metros de Mecha por Voladura 120
Fuente: Programa de Perforación y Voladura Mina El Toro.

Tabla 20: Metros de mecha por voladura de Lutita en banca
Capa banca
Lutita
Barreno
s Longitud Mecha
Longitud
Adicional Total
CAPA A 13 0,8 1,2 26
CAPA B 13 0,8 1,2 26
Testigo 2 2
Total metros de Mecha por Voladura 54
Fuente: Programa de Perforación y Voladura Mina El Toro.

➢ Detonadores N° 8 en Banca

13 unidades por capa = 65 unidades por Banca

Teniendo en cuenta que la cantidad de yeso producido por quema en Banca es de
85,03 Toneladas, tenemos que el consumo de Detonadores N° 8 es de 1,3 U/Ton.

Figura 39: Perfil de carga de explosivo para barrenos en banca.

Fuente. Autor del proyecto

Tabla 21. Resumen de rendimientos explosivos y accesorios de voladura.
ELEMENTOS ANFO MECHA DETONADOR N°8
CONSUMO 0,88 Kg/Ton. 1,57 m/Ton. 1,4 Unid./Ton.
Fuente: Autor del proyecto.
71

5.2. CARACTERÍSTICAS DE CALIDAD DE LOS MANTOS ECONÓMICAMENTE
EXPLOTABLES.
Los porcentajes de SO3 reportados a continuación, se obtuvieron de información
bibliográfica de estudios y proyectos cercanos al área de concesión, así como
también de análisis de calidad a los mantos explotables efectuados por Cemex
Colombia.
Las muestras recolectadas y referenciadas en campo se trasladaron al laboratorio
de AGRILAB para su posterior análisis por parte de este laboratorio certificado.
Los parámetros que se evaluaron corresponden a: CaO, MgO y SO3.

A continuación, se muestran los resultados de laboratorio, de las diferentes
muestras tomadas a lo largo del contrato de concesión17